JPS6021391A - 水性金メツキ浴 - Google Patents

水性金メツキ浴

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JPS6021391A
JPS6021391A JP59131825A JP13182584A JPS6021391A JP S6021391 A JPS6021391 A JP S6021391A JP 59131825 A JP59131825 A JP 59131825A JP 13182584 A JP13182584 A JP 13182584A JP S6021391 A JPS6021391 A JP S6021391A
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bath
gold
carbonate
tartrate
potassium
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JP59131825A
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オ−ガスタス・フレツチヤ−
デツビツド・ネイル・クツカイン
ウイリアム・エル・モリア−テイ
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American Chem & Refining Co
AMERIKAN CHEM ANDO RIFUAININGU CO Inc
Original Assignee
American Chem & Refining Co
AMERIKAN CHEM ANDO RIFUAININGU CO Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高純度金及び種々の金合金を電気メッキするた
めの新規な浴及び方法に関する。典型的にはそのような
付着物はシアン化物及び(又は)燐酸根(phosph
ate radical )を含んだ浴から生成される
が、クエン酸根(citrate radical )
を基にした浴のような他の電解液も確かによい利点をも
って用いられている。勿論そのような溶液に光沢剤、硬
化剤、キレート剤及び他の成分を添加して、付着物の性
質の種々の修正及び浴の操作特性のfす1々の改良を与
えるようにするのが普通である。
従来法では捜々の目的から金メッキ浴に炭酸塩化合物及
び藺石師塩化合物を金山させることを示している。例え
はスプレーターその他による米国特πF第2,724.
687号には、全合金浴のpH調節のために炭酸カリウ
ムを使用することが記載されている。旧石#す襲と基本
金属の酒石酸塩を含む酸性全桁がリンカ−その他による
米国特許第2.905.601号に教示されており、ン
内石酸を含む配性全桁がオス ドロ− 号及びリンカ−その他による米国特許第3,104,2
12号の両方に記載されている。
に記載されており、ショウシャニアンによる米国特許第
3,4 7 5.2 9 2月にはPH 8〜12或は
それ以上で操作される金メッキ浴に緩衝及び伝導性塩と
して炭酸カリウム又は酒石酸カリウムを使用することか
記載されている。ハイオスその他による米国特許第5,
4 7 5,2 9 3号には種々の金属浴中に炭酸カ
リウムを使用することが記載されており、7リードマン
その他による米国特許第6, 598 、 706号に
は酸性金メツキ浴中に酒゛汀−酸塩を含有させることが
教示されており、スミスの米国特許第3,6 6 6.
6 4 0号では亜硫酸金配合物中にキレート剤として
酒石酸を用いている。
米国特許第3.8 9 3,8 9 6号で、コーペラ
ツクその他はアルカリシアン化金、弱い脂肪族酸、非付
着性金属化合物及び金属硬化剤( metallich
ardener ) を他の成分と共に含む金メツキ溶
液を教示している。弱酸は酒石酸でもよく、非付着性金
属は炭酸塩化合物として導入してもよく、金属硬化剤は
酒石酸塩として添加してもよい。浴のpHi囲は約3.
7〜4.8であると記載されている。
ラーナーによる米国特許第3,9 2 6.7 4 8
号は中性の金・アンチモン浴を教示しており、それは酒
石酸カリウム及び酒石酸アンチモン・カリウムを含んで
いる。−約8〜10で操作される金合金浴中にアルカリ
金属酒石酸塩を配合することが、モリアルティその他に
よる米国特許ms 4,121,982号に記載されて
いる。
従来技術は銀メッキ浴に酒石配パ塩及び炭酸塩の化合物
を使用することも教示している。特にそのような配合物
はルエムラーの米国特許第2,555.3’75号に記
載されている。同様に、シアン化物浴から銀をメッキす
るために吐酒石と炭酸カリウムとを組合せることかガー
ドナーの米国特許第3.219.558号に教示されて
おり、彼は米国特許第3.362,895号に中住銀浴
中の緩衝系として弱酸/塩の組み合せで酒石=pアンチ
モン・カリウムを用いることを記述している。
上述のことが知られているにもかかわらず、高純ルーの
電着物を生ずることができる金メッキ浴、特に、連続的
又はパルス状直流電流を用いて、半/、It体工業の要
件に合うのに充分な純度の付着物を生ずることのできる
金メッキ浴が要求されている。
比較的低い金濃度で高電流密度メッキ条件で操作するこ
とができ、銅の如き汚染に対する許容度の高い比較的低
い比1のそのような浴も要求されている。最後に、前述
の特徴や利点をもち、種々の金属と金を合金にして種々
の特性を付着物に与え、それによって示される輝きの範
囲を広げることのできる浴も要求されている。
従って本発明の第一の目的は純度の高い金メツキ付着物
を生成することができる新規なメッキ浴を与え、それを
用いる新規な方法を与えることである。
浴を高電流密度メッキ条件で操作することができ、比較
的低い金濃度と比重とをもつそのような新規な浴及び方
法を与えることも本発明の一目的である。
更に本発明の特別な一つの目的は、半導体工業の要件に
合うのに充分な純度の電着物を生ずることができるその
ような浴及び方法を与えることである。
本発明の史に別の目的は、汚染に対する許容度が高く、
広い範囲の輝きをもつ種々のカラット値の金合金付着物
を生ずることのできるそのような浴を与えることである
本発り」の前記及び関連した目的は、次のような水性金
メッキ浴を与えることにより容易に得られることが今度
判明した。即ち11について、約0.005〜0.2g
モルの溶解した金、約0.1〜0.411モルの酒石酸
根(tartarte radical )を与える酒
石酸塩、及び約0.2〜1.5gモルの炭酸根(Car
bonate radical )を与える炭酸塩(c
arbonate 5alt )又は酸性塩(acid
 5alt )を含み、浴のpHが約6.5〜16.0
である浴。好ましい具体例としては、金の濃度−は約0
.02〜0.06gモルであろう;酒石酸塩の儂n’<
は約0.2〜0.6Vモルの酒石酸・根を与える濃ルニ
で、炭r−11<基或+′i畝11ヨ1671の濃度は
夫々約0.2〜0.7又は1.0〜1.5Iモルの炭酸
根を与える濃度であろ5;pH値は約8.0〜11.0
であろう。
他の具体例として、浴は前述の成分の他に、タリウム、
砒素、銅、カドミウム、亜鉛、パラジウム及びそれらの
混合物からなる群から選択されるような金属箔加物を適
当な量含んでいてもよい。ポリエチレンイミン、シアン
化カリウム及び岬1酸ナトリウムの如き他の添加物を用
いてもよい。行うべき浴−の減少は、酒石酸を用いて行
うのが最も好ましいであろう。
本発明の付加的な目的は、前述の組成をもつ浴中に物品
を浸漬することが行われる新規な金メツキ法を与えるこ
とによって達成される。浴の温度は約35°〜85℃に
維持され、物品に約0.1〜2500アンペア/ft2
の電流密度を与えるように物品と陽極との間に知、圧を
印加し、それ罠よって希望の厚さの電着金属が与えられ
るであろう。
好ましくは浴の温度は約70℃を越えず、電流密度は約
1.0〜750 ASFであろう。
従来のやり方の如く、金は通常可溶性シアン化金として
溶液中に導入され、最も一般的にはカリウム塩として導
入されるであろう。溶液11当り約1〜37.5.!i
’の金属(0,005〜0.2gモル)を与えるのに充
分な量の金化合物を溶解する。好ましい浴としては、金
の濃度は11当り約4〜12.9 (0,02〜0.0
69モル)の範囲であろう。
浴中に遊離のシアン化物を維持することは必ずしも必要
ではないが、そうすることは屡々有利であろう。それを
Jfjいた場合、遊r111シアン化物の濃度は浴の酸
件度に王に依存し、約7.5〜16.0のpH4+〆j
に大略正比例して、1/当りシアン化カリウム約2.U
〜、150.0 #の範囲であろう。
前の主たる%、フ眸質成分は、炭酸塩と酒石酸塩である
。ナトリウムとアンモニウムの誘導体を用いてもよいか
、最も一般的なのはカリウム化合物が之等の根の諒を構
成するであろう。炭酸根は塩又は酩゛性地の形で導入し
てよい。例えば炭酸カリウム又は炭酸水素カリウムとし
て導入してよい。用いた旨石酸塩の量は約0.1〜0.
4、好ましくは約0.2〜0.6yモル/lの酒石酸根
を与えるのに充分であるべきである。炭酸塩は約0.2
〜0.7Iモル/lの炭酸根を与えるのに充分な濃度で
用いられるのに対し、醇″性塩は通常約1.0〜1.5
yモル/lのそれを与えるであろう。
浴のρ((が適切な操作にとって過度に高い場合には、
その値を低下させるのに酒石酸を用いるのが望ましいで
あろう。なぜならそうすることにより、余計な妨害イオ
ンが入るのを避けることができるからである。一方、も
しPHが希望より低いならは、一般に適当な邦−の水酸
化カリウムを添加することによって一般に上昇させられ
るであろう。
上述の如く、本発明の浴に全以外の金属を含ませるのも
有利であろう。最も一般に用いられている金属にはタリ
ウム(約0.005〜0.1 g/l )、砒素(約0
.005〜0.1 g/l! )、銅(約0.15〜5
.0 g/l )、カドミウム(約0.05〜59/1
1 )、亜鉛(約0.05〜5 g/!l )、パラジ
ウム(約0.10〜5 g/1. )が含まれるであろ
う。そのような添加金属の二種以上を併用するのも屡々
希望の付着物を生ずるであろう。一般に、浴はカドミウ
ム及び銅と金とを合金にすることにより、約18カラツ
トの付着物を生成させるのに用いることができる。
浴は銅とパラジウムを用いて合金にすることにより20
〜22カラツトの全付着物を生成させるのに用いること
ができる。それは砒素及び(又は)タリウムで合金化す
ることにより、輝きのある付着物を生成するであろう電
流密度範囲を実質的に広げることができる。硼酸ナトリ
ウムを浴に添加して輝きの範囲を増加してもよく、典型
的にをま約30 &/lが最も効果的であろう。ポリエ
チレンイミンの添加は、特に前述の合金用金i4一種以
上と、jiltみ合せて、改良された結果を与えること
が判明している。それは典型的には16 g/l濃厚物
を浴液11当り約5〜4Qm/、好ましくは約20Mの
4用−で用いられるであろう。
本発明の浴は比較的広い…範囲で希望の付着物を生ずる
ように操作され、その、H範囲の限界はほぼ中性から強
アルカリ迄広がっている。好ましく・+1114囲は約
8.0〜11.0である。浴の比重は一般に約6°〜1
2°ボーメであろうが、かなり一層高℃・顧に維持して
もよく、/1をに■1解質が酸性の炭酸水素地からなる
時はそうであろう。成る場合には本発明の浴は2500
アンペア/ft2位の1缶い電流’?111B:で41
′¥、!作してもよいが、通常適用された電圧は?l?
*1.0〜750 A、SFの物品での電流密度を生ず
るであろう。浴の温度は約65°〜85°Cの範囲で′
、(えてもよいが、好−1:【7い値は一般に約60°
〜70℃であろう。
本発明の組成及び方法と一緒に種々の型のメッキ装置を
使用することができ、それには円筒及び格子メッキ、及
び高速連続選択メッキのための装置が含まれる。定常的
直流メッキの外に、最小量の金含有景を用いて比較的高
速で良好な品質の非多孔性付着物を生ずるようにパルス
状電流によるメッキを用いることができる。
金、ステンレス鋼、白金、白金積値タンタル及び黒鉛を
含めた種々の11極を電気メツキ操作に用いることがで
きる。タンク或はその他の容器を製造する材料は浴に対
して不活性であるべきであり、ポリプロピレン、ゴム裏
打鋼、ポリ塩化ビニル或は他の適当な材料を用いるのが
望ましい。浴は操作中ろ過及び攪拌し、問題を避け、最
適操作が得られるようにすべきである。
本発明の効果を例示するため次に特別な実施例を記述す
る。その中で全ての部は特に指示しない限り、M量に基
づく。硬度はヌープ(Knoop )値として表わされ
、25Iの刻み目を入れた工具を用いて数回性なった試
験の平均値を表1゜温度は’Cである。比重はボーメ度
で表わされている。記111にの府は全てM 71& 
1 lに基いており、脱イオン水で調合されている。金
は68%金シアン化カリウムとして冷加されている。
実力前lf2す1 次の組成及び特徴をもつように溶液を虐與した。
成分、特徴 量、値 酒石酸カリウム 60 g 炭師カリウム 30 g 金金篇 6.01,9 pHii、0 Y晶 ル 500 比1 6゜ A0次の浴液を用いてコバール(Kovar )釦枠を
約1(37ASFで10秒間実験室的小型メッキ装置で
メッキし、次の結果を得た。
)填 さ : 1.55μm 効 率 : 102〜/アンペア分 B、浴のpHはd−酒石酸を用いて8.5に調節し、同
じくコバール釦枠な187 ASFで7秒間メッキし、
次の結果を得た。
付着物の色 二 半ブライト黄色 1季 さ : 1.04 μm 効 率 = 87mσ/アンペア分 C0浴のpHを更にd−酒石酸で6.5にハIM節し、
8項の試験をくり返し、次の結果を得た。
付着物の色 : 半プライト黄色 厚 さ : 1.13μm 効 率 二 93.99 mg7アンペア分実施例2 1.5gのd−i白石6し、酒石酸カリウムと炭酸カリ
ウムの両方を夫々60gか又は6011及び種わIの蛍
の金を含む溶液を調勲した。301//13の濃度で2
種類の電解液を含む浴の比重は6.4°ボーメであった
。609/IIの浴の比重は12°ボーメで、浴は全て
8.5の、Hをもっていた。標準フルセル試験(5ta
ndard Hull cell test )を0.
57ンペアで2.0分間、65.5℃の浴温度で行い、
次の結果をイ4fた。
A、、4.OVll O−,0,5ASF 99.Om
p/アンペア分B、 4.0 Vl O−2,5AsF
 114.Omp/7ンベア分C,6,0Vll O−
12,5ASF 118.0mg/アンペア分り、 8
.0 Vl O−7,OAsp 11C1,0戦/アン
ペア分E、8.OVl O−9,OASF 11U、0
m9/1:yペア分1”−8,0g/l O−2OAS
F 116.0m977ンペア分記号1F″の浴液は1
E1と同じ組成をもっていたが、但しそれは史に6Il
j Mすtllラム30.?含んでいた。
′*施例6 次の組成及び重機をもつ溶液を調製した。
成分、特徴 ilt: 、値 酒石酸カリウム 60!! 炭酸カリウム 601 d−酒石酸 1.5g 金金属 8.2O 温度 65.5゜ 比重 12゜ A、上忙規定した浴中に、1g2インチ白金試片と1g
2インチ真鍮試片を164分子#jJ 3 ASFで同
時にメッキし、48μm厚の付着物を得た。付着物の硬
度及び純度は次の値をもっことが決定された。
硬 度 : ヌープ25=77 純 度 : 金= 99.99% B、同じ浴を銅金属(銅シアン化カリウムとして)0・
0501/l添加することによって汚染し、前記試験を
くり返し、次の結果を得た。
硬 度 : ヌープ25=77 純度: 金=99.999% 銅=0.0004% C0浴を更に銅肌10011/lの水準迄汚染し、試験
し、次の結果を得た。
硬 度 : ヌープ25=88 純度: 金=99.995% 銅= 0.005% D、銅0.150 g/lで、試験の結果は次の通りで
ある−0 硬 度 : ヌープ25=82 純度: 金=99.782チ 銅=0.214% 実施例4 次の組成及び特徴をもつ浴を調製した。
酒石酸カリウム 60.9 炭^゛、0水素カリウム 120g 比市 16.2゜ 、11 7.76 金金属 8.2.9 h11.載の温バ4及び0.5アンペアで2.0分行な
ったフルセル試験の結果は次の通りである。
7Ait 度 輝き範囲 効 孫− 49°ti’ O〜4.5 ASF 112 m!I/
アンペア分65゜5°p 0−15.OASF 120
 tny/アンペア分実施例5 次の組成及び特徴を有する浴を調製した。
酒石酸カリウム 60g 炭酸カリウム 60g d−酒石酸 1.59 金金属 12.tJ21− pH8、5 比重 12゜ 温度 65.5゜ A0次に記載の如く変性した浴を用い、0.5アンペア
で2.0分行なったフルセル試験で次の結果が得られた
20ppm砒素 O〜20+ASF 117mg/アン
ペア分2()ppmタリウム 0〜12.5 ASF 
119啼/アンペア分砒酊゛ナトリウムとして砒素を添
加し、硝酸タリウムとしてタリウムを添加した。重M 
(ppm)は溶液11の重量を基準にしている。
B、A項の浴を用いて上記実施例Aに記載の如く試料片
を電気メッキし、次の結果を得た。
砒iK変件 硬 jD: ヌープ25 = 96.6純 度 : 金
=99.96% 砒累=−0,051’% タリウム変性 硬 度 : ヌープ25 = 123.5純 I!!−
: 金=99.56% タリウムー0.43チ C0未変イ′i:浴の[2t1を酒石酸及び水酸化カリ
ウムで適当にm7J節し、フルセルで2分間0.5アン
ペアでメッキを行い、次の結果を得た。
7.5 0〜13.5 ASF 115 mq/アンペ
ア分8.5 0〜15 ASF IF+ my/アンペ
ア分9.5 0〜12.5 ASF 115 my/ア
ンペア分* 浴のpHは試験後p+47.5へ上昇した
D、M木の浴を、銅、カドミウム、パラジウム、亜鉛及
びポリエチレンイミンのルf!々の組合せで変性し5、
それら添加物を配合する望ましさについて調べた。最も
顕著なものは、銅、カドミウム及びポリエチレンイミン
の組み合せ及び(同とパラジウムの組み合せであった。
実施例6 上記実施例6の未汚染浴を半導体パッケージを製造する
のに用いるために試験した。この場合シリコンチップを
熱と圧力で全電着面に結合し、リード約を熱音波又は超
音波法によって金メツキ面からシリコンチップへ電気的
にMHした。この試験で、結合のための表面を先ずザル
7アメート溶?没からのニッケルで1.25μmの厚さ
罠メッキし、次いで全浴中でメッキして1.5μmの付
着物を生成させた。パルス状又は非パルス状DC@流(
平均電流密度3 ASF )を用いた。得られたパッケ
ージを半導体工業で用いられている標準線結合試験法に
かけた。それはメッキしたままの状態での複合体の評価
と、異なった温度及び種々の時間に亘って熱サイクルに
かけた後の評価とを含んでおり、パッケージは全ての適
用可能な条件を全て満足していた。
従って不発り]は極めて純粋な余有着物を製造すること
ができる新規な電気メッキ浴及びそれを用いる新規な方
法を与えるものであることは分るであろう。浴は高い電
流密度でのメッキ条件で操作することができ、比較的低
い金(lJ& KL及び比重を有する。亦、それは汚染
に対する高い許容度をもち、種々のカラット値及び広い
輝き範囲をもつ金合金付着物を生ずることができる。
代理人 浅村 皓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 <1)11当り、約肌005〜0.2Iモルの溶解して
    いる金、約0.1〜0.4yモルの酒石酸根を与える酒
    石酸塩及び約0.2〜1.5.9モルの炭酸根を与える
    炭酸塩又は酸塩を含み、約6.5〜16.0のpHをも
    つ水性金メッキ浴。 (2)#解している金の濃度が約0.02〜0.06g
    モルで、酒石酸塩の濃度が約0.2〜0.35’モルの
    酒石酸根を与える濃度であり、炭酸塩の濃度が約0.2
    〜0.7yモルの炭酸根を与える濃度であり、pHが約
    8.0〜11.0の値になっている前記第1項に記載の
    浴。 (3) 溶解している金の濃度が約0.02〜0.06
     、!i’モルで、酒石酸塩の濃度が約0.2〜0.3
    gモルの酒石酸根を与える濃度であり、炭酸塩の濃度が
    約1.0〜1.5gモルの炭酸根を与える濃度であり、
    PI3値が約8.0〜11.0である前記記1項に記載
    の浴。 (4) タリウム、砒素、銅、カドミウム、亜鉛、パラ
    ジウム及びそれらの混合物からなる群から選択された金
    属添加物を少量更忙含む前記第1項に記載の浴。 (5) ポリエチレンイミン、シアン化カリウム、硼酸
    ナトリウム及びそれらの混合物からなる群から選択され
    た添加物を更に含む前記第1項に記載の浴。 (6) ポリエチレンイミン、シアン化カリウム、飢1
    市ナトリウム及びそれらの混合物からなる群から選択さ
    れた添加物を更に含む前記第4項に記載の浴。 (力A、III当り、約0.005〜0.2.F%#の
    溶解した金、約o、1〜0.4 gモルの酒石酸根を与
    える酒石酸塩、約0.2〜1.5gモルの炭酸根を与え
    る炭酸塩を含み、約6.5〜13.oのpH値を有する
    約65°〜85℃の濃度の浴中に物品を浸漬し、そして B−約1.0〜7507 :yへ7/ ft2(DN流
    ?tdJCを該物品に与える電圧を物品と陽極との間に
    印加し、それによって希望の厚さの■、着金属を与える
    、諸工程からなる金電気メッキ法。 (8)電圧が連続的直流によって印加される前記第7項
    に記載の方法。 (9)電圧がパルス状直流によって印加される前記第7
    項に記載の方法。 00) 酒石酸を浴に入れることによって規定の値にp
    IIを調節する工程を更忙含む前記第7項に記載の方法
    。 (1リ rべ160〜60I/の酒石酸カリウム、約3
    0〜60.9の炭酸カリウム、約1.5gの酒石酸、約
    8〜125’の金属金、0〜30gのシアン化カリウム
    、0かも有効量の、タリウム、砒素、銅、カドミウム、
    亜鉛、パラジウム、岬1酔ナトリウム、ポリエチレンイ
    ミン及びそれらの混合物からなる群か’) 選択された
    6≦加物、及び11の溶液を形成するのに充分な水とか
    ら本質的になる溶液からなる金電気メッキ浴。 (I2) シアン化カリウムが省略され、含まれている
    酒石酸カリウムと炭酸カリウムの量が共に60gである
    前記第11項に記載の浴。 α〜 添加物が銅、カドミウム及びポリエチレンイミン
    の組み合せからなる前記第11項に記載の浴。 Q41 添加物が銅とパラジウムの組み合せからなる前
    記第11項に記載の浴。 Q5) 約60Fの酒石酸カリウム、約120 、Fの
    炭酸カリウム、約8gの金属金及び11の溶液を形成す
    るのに充分な量の水から本質的になる溶液からなる金電
    気メッキ浴。
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